(Phys.org)—Per la prima volta, i fisici hanno dimostrato sperimentalmente la violazione della "causalità bilocale", un concetto che è correlato alla causalità locale più standard, tranne che tiene conto del modo preciso in cui i sistemi fisici vengono inizialmente generati. I risultati mostrano che è possibile violare la causalità locale in un modo completamente nuovo e più generale, che potrebbe portare a una potenziale nuova risorsa per le tecnologie quantistiche.

I fisici, Gonzalo Carvacho et al., da istituzioni in Italia, Brasile, e Germania, hanno pubblicato un articolo sulla dimostrazione della violazione della causalità bilocale in un recente numero di Comunicazioni sulla natura .

Generalmente, l'idea di causalità locale è solitamente data per scontata:gli oggetti possono influenzare altri oggetti solo quando sono fisicamente vicini tra loro, e qualsiasi correlazione tra oggetti distanti deve aver avuto origine nel passato quando erano più vicini tra loro. Ma nel mondo quantistico, le particelle distanti possono essere correlate in modi impossibili per gli oggetti classici, a meno che queste particelle distanti non possano in qualche modo influenzarsi a vicenda.

Per determinare se la causalità locale è stata violata, i fisici eseguono i test di Bell, che tentano di violare le disuguaglianze di Bell. Se viene violata una disuguaglianza di Bell, allora è stata violata anche la località o il realismo (o semplicemente il "realismo locale").

Esistono dozzine di versioni diverse delle disuguaglianze di Bell, ma attualmente fanno tutti lo stesso presupposto:che le correlazioni tra le particelle provengano tutte da un'unica fonte comune. In esperimenti reali, però, le particelle e le loro correlazioni possono provenire da molte fonti diverse.

Per affrontare questo problema, il nuovo articolo considera un nuovo tipo di disuguaglianza di Bell che spiega il fatto che le due fonti di stati utilizzate nell'esperimento sono indipendenti, la cosiddetta ipotesi di bilocalità. Violando questo nuovo tipo di disuguaglianza di Bell, i ricercatori hanno violato per la prima volta la causalità bilocale, indicando la presenza di correlazioni non bilocali completamente diverse da altri tipi di correlazioni quantistiche.

I ricercatori hanno anche dimostrato che, in determinate situazioni, è possibile violare la causalità bilocale ma non qualsiasi altro tipo di causalità locale. Questa scoperta suggerisce inoltre che questo tipo di violazione è veramente diverso da qualsiasi violazione di causalità locale standard.

"Il nostro lavoro è una dimostrazione sperimentale del principio per le generalizzazioni di rete del teorema di Bell, " racconta il coautore Fabio Sciarrino della Sapienza Università di Roma Phys.org . "Abbiamo dimostrato sperimentalmente come la bilocalità possa essere considerata una potente risorsa che amplia le nostre attuali capacità di elaborare le informazioni in modo non classico".

Globale, i risultati contribuiscono alla prospettiva che le disuguaglianze di Bell standard siano solo un tipo particolare di fenomeni più generali. Un'ulteriore esplorazione di questa idea potrebbe guidare la progettazione di esperimenti futuri che potrebbero rivelare una maggiore comprensione delle violazioni della causalità locale e di come potrebbero essere utilizzate nelle applicazioni. Le nuove correlazioni non bilocali, ad esempio, potrebbe essere utilizzato come risorsa per stabilire canali di comunicazione quantistica altamente sicuri in reti quantistiche complesse.

Nel futuro, i ricercatori intendono estendere la dimostrazione sperimentale a reti quantistiche più grandi. Hanno anche notato che l'attuale esperimento è soggetto a scappatoie, proprio come qualsiasi altro test di Bell, oltre ai recenti test Bell senza scappatoie. I fisici sperano che un giorno possa essere sviluppato anche un test senza scappatoie per la violazione della causalità bilocale.

"Un passo successivo naturale è realizzare sperimentalmente reti quantistiche più grandi aggiungendo più nodi e più fonti entangled, "I nostri attuali piani di ricerca riguardano lo studio della bilocalità nelle reti quantistiche in condizioni rigorose di quadri di riferimento tra le diverse parti, al fine di evidenziare un'altra caratteristica di questa nuova risorsa", ha detto Sciarrino.

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